С какой целью проводятся водоподготовка и водоочистка

{RANDOM_PARAGRAPH=100-400}

• Осветление воды – ряд процедур, направленных на снижение ее мутности. Механические примеси затрудняют любую дальнейшую очистку жидкости, поэтому операция осветления обычно проводится в первую очередь.
• Обесцвечивание – устранение окрашивания жидкости из-за присутствия в ее составе некоторых коллоидов и растворенных веществ.
• Деминерализация включает обессоливание, обезжелезивание и умягчение жидкости. Очистка может осуществляться различными методами в зависимости от состава примесей.
• Обеззараживание или дезинфекция используется при обработке технической и питьевой воды для подавления жизнеспособности микроорганизмов и их спор.
• Коррекция щелочности/кислотности не входит в список обязательных этапов водоподготовки. Тем не менее, ее проведение зачастую необходимо и для технической, и для питьевой воды. Жидкость с ненормализованным уровнем pH способствует коррозии оборудования, а ее употребление оказывает негативное влияние на здоровье человека.

Контроль над соответствием требованиям безопасности параметров подаваемой населению воды давно не является приоритетом для муниципальных служб. Проблему отчасти решает установка дополнительных систем очистки силами граждан. Наиболее доступное решение в этой сфере – бытовые фильтры для воды. Стоимость фильтрующего оборудования обычно невысока, а сложность их монтажа и регулярного обслуживания минимальна.

При отсутствии централизованного водоснабжения возникает однозначная необходимость в более совершенных системах очистки. В загородном доме или на даче источником воды обычно служит закрытый колодец. Даже если качество жидкости устраивает владельцев большую часть года, при сезонных повышениях уровня грунтовых вод оно может резко ухудшаться.

Оптимальным вариантом в этом случае станет установка комплексной системы фильтров, обеспечивающей достаточный уровень очистки от механических загрязнений с последующим обеззараживанием.

Особенно значимую роль играет водоподготовка для котельной частного дома или коттеджа. Возможности по очистке в этом случае ограничены соображениями безопасности: в частности, для умягчения воды и связывания солей жесткости не используются многие эффективные технологии из-за возможного пагубного влияния на здоровье людей. Стоит помнить, что установка любого дополнительного оборудования для бытового газового котла требует обязательного согласования проекта в соответствующих службах.

Основные процессы водоподготовки

Подавляющее большинство природных источников и открытых, и подземных не обеспечивают водоснабжение надлежащего качества. Основная цель всех способов очистки воды – доведение показателей и свойств жидкости до требуемого уровня, удовлетворяющего потребителя. Водоподготовка осуществляется предприятиями коммунального хозяйства и промышленности, а также автономными системами для частных домовладений и отдельно стоящих объектов.

Подготовка воды и методы очистки представляют собой сложный комплекс технологических процессов и мероприятий, целью которых является:

• Удаление растворимых и нерастворимых примесей.
• Нормализация минерального состава.
• Доведение комплекса физико-химических показателей и свойств до требуемых.

Современные методы, применяемые для очистки воды, успешно справляются с решением перечисленных задач. Важно правильно определить какие из существующих технологий будут наиболее эффективными для каждого конкретного случая.

Фильтрация на предприятиях

Взаимосвязь между областью использования и требуемым типом системы водоподготовки отражена в таблице:

В целях экономии средств приведенные методы реализуются в комплексе с механическим фильтрованием.

Отдельные требования выдвигаются к системам переработки стоков предприятий химической или металлургической отрасли, отбираемый концентрат может быть ценным или нуждаться в обязательной утилизации.

Этапы очистки воды

Процесс промышленной водоподготовки осуществляется согласно технологиям, содержащимся в соответствующих документах. Они включают этапы:

Осветления воды с применением фильтров и отстойников для удаления примесей механического происхождения.

Дезодорации и обесцвечивания с помощью окислителей хлора, озона и перманганата калия, а также сорбентов в виде активированного угля и искусственных смол.

Обезжиривания и умягчения способом известковой обработки с целью удаления соединений кальция и магния.

Опреснения и обессоливания для снижения уровня растворённых солей.

Дегазации и обезжелезивания для снижения коррозионных свойств воды.

Дезинфекции способом хлорирования, а также с помощью сорбции, окислителей, ионирования, термической обработки и путём ультразвука, ультрафиолета или радиоактивного излучения.

Использование промышленных фильтров

Промышленное оборудование для очистки воды выступает гарантом качества исходной продукции. На разных этапах водоподготовки и водоочистки используются различные промышленные фильтры для воды.

Осадочные фильтры и отстойники. Применяются для осветления воды. На этом этапе происходит отстаивание и удаление нерастворимых частиц песка, глины, ржавчины.

Фильтры обезжелезивания. Нужны для аэрации с удалением газов, соединений марганца и железа.

Ионообменные фильтры. Участвуют в умягчении воды, снижая уровень содержания жёстких солей.

Установки ультрафильтрации и обратного осмоса. Необходимы для деминерализации воды.

Стерилизующее оборудование. Очищает воду от биологических загрязнений.

Сорбционные фильтры. Предназначены для улучшения вкуса и запаха воды.

Передвижные станции подготовки воды

Блочно-модульные установки водоподготовки представляют отличный вариант обеспечения очищенной водой небольших населённых пунктов или объектов промышленности в труднодоступных местах. Подходят как для временного, так и для постоянного использования.

Комплектация блочно-модульных систем

Передвижные установки для очистки воды укомплектованы насосным оборудованием, системой обеззараживания, фильтрами для умягчения, осветления, обессоливания воды, автоматическими щитами управления.

Достоинства установок

Установка компактных станций водоочистки обладают непревзойдёнными преимуществами. К ним относятся:

Быстрый монтаж на новом месте.

Работа в автоматическом или ручном режиме.

Функционирование в широком температурном диапазоне.

Станции водоподготовки являются эффективным способом для качественной очистки воды. Они служат гарантом максимального удаления разного рода загрязнений.

Методы очистки воды

Очистка воды предназначена для доведения всех параметров, характеризующих ее качество, до нормативных показателей. Существенно отличается очистка воды для питьевых нужд, в технологических целях (как из поверхностных водоемов, так и подземных вод) и очистка сточных вод. Причем даже для промышленных стоков, сбрасываемых в водоемы или на грунт и сливаемых в систему канализации, нормативы и требования к очистке различные. И они постоянно ужесточаются.

Методы очистки воды при всем их многообразии можно подразделить на три группы: механические, физико-химические и биологические.

Механическаяочистка применяется прежде всего для отделения твердых и взвешенных веществ. Наиболее типичными в этой группе являются способы проце­живания, отстаивания, инерционного разделения, фильтрования и нефтеулавливания (как разновидность отстаивания), – все они используются для обработки сточных вод. Для водоподготовки из этой группы наиболее широко применяются отстаивание и фильтрование.

Процеживание – первичная стадия очистки сточных вод – вода пропускается через специальные металлические решетки с шагом 5 – 25 мм, установленные наклонно. Периодически они очищаются от осадка с помощью специальных поворотных приспособлений.

Отстаиваниепроисходит в специальных емкостях, которые по направлению движения воды делят на горизонтальные, вертикальные, радиальные и комбинирован­ные. Общими для них являются выход очищенной воды в верхней части отстойника и гравитационный принцип осаждения частиц, которые собираются внизу. Разновидностью отстойника являются песколовки, применяющиеся для выделения частиц песка в стоках литейных цехов, окалины – в стоках кузнечно-прессовых и прокатных цехов и т. д. Как правило, время нахождения воды в песколовках намного меньше, чем в отстойниках, где оно доходит до 1,5 часов (для сточных вод).

Инерционноеразделение осуществляется в гидроциклонах, принцип действия которых аналогичен циклонам для очистки газов. Различают открытые и напорные гидроциклоны, причем первые имеют большую производительность и малые потери напора, но проигрывают в эффективности очистки (особенно от мелких частиц).

Фильтрование осуществляется чаще всего через пористые связанные или несвязанные материалы. Как правило, фильтры очищают воду от тонкодисперсных примесей даже при небольших концентрациях. Фильтроматериалы достаточно разнообразны: кварцевый песок, гравий, антрацит, частички металлов и др. Песчаные фильтры – основные очистители при водоподготовке.

Нефтеловушкив самом простом исполнении представляют собой отстойники, в которых выход очищенной воды происходит снизу, а нефтяная пленка собирается сверху.

Физико-химическая очистка обеспечивает отделение как твердых и взвешенных частиц, так и растворенных примесей. Она включает множество разных способов, важнейшими из которых являются экстракция, флотация, нейтрализация, окисление, сорбция, коагуляция, ионообменные методы и др.

Экстракция– процесс разделения примесей в смеси двух нерастворимых жидкостей (экстрагента и сточной воды). Например, в специальных колонках (пустотелых или заполненных насадками) стоки смешиваются с экстрагентом, отбирающим вредные вещества: так бензолом удаляется фенол.

Флотация – процесс всплывания примесей (чаще всего маслопродуктов) при обволакивании их пузырьками воздуха, подаваемого в сточную воду. В некоторых случаях между пузырьками и примесями происходит реакция. Разновидность метода – электрофлотация, при которой вода дополнительно обеззараживается за счет окислительно-восстановительных процессов у электродов.

Нейтрализация – обработка воды щелочами или кислотами, известью, содой, аммиаком и т. п. с целью обеспечения заданной величины водородного показателя рН. Самый простой способ нейтрализации сточных вод – смешение кислых и щелочных стоков, если они имеются на предприятии.

Окисление– применяется как при водоподготовке, так и при обработке сточных вод для обеззараживания воды и уничтожения токсичных биологических приме­сей. Наиболее распространенный способ – хлорирование – чреват, как указывалось ранее, появлением диоксинов (особенно при вынужденном повышении дозы хлора летом или в период паводка, так называемом гиперхлорировании). Необходимо постепенно переходить на другие способы, например, на комбинацию – озонирование и хлорирование.

Озонирование– дорого и имеет более кратковременное действие, но оно перспективнее. В настоящее время отрабатываются комбинации реагентов с ультрафиолетовой обработкой воды. Во всяком случае вода, применяемая для питья и содер­жащая характерный запах хлора, перед употреблением должна отстаиваться и кипятиться, как минимум.

Сорбция, как и при обработке газовых выбросов, способна обеспечивать эффективную очистку воды от солей тяжелых металлов, непредельных углеводородов, частичек красящих веществ и т. п. Лучшим сорбентом и здесь является активированный уголь, это относится и к различным минералам (шунгиту, цеолиту и др.), специально обработанным опилкам, саже, частичкам титана и др.

Коагуляция – обработка воды специальными реа­гентами с целью удаления нежелательных растворенных примесей. Широко распространена при водоподготовке. Обработка ведется соединениями алюминия или железа, при этом образуются твердые нерастворимые примеси, отделяемые обычными способами. Для сточных вод широко применяется электрокоагуляция, при которой вблизи электродов образуются ионы (результат анодного растворения материала электродов), реагирующие с примесями. Так отделяют тяжелые метал­лы, цианы и др.

Ионообменные методы достаточно эффективны для очистки от многих растворов и даже от тяжелых металлов. Очистка производится синтетической ионообменной смолой и, если ей предшествует механическая очистка, позволяет получить выделенные из воды ме­таллы в виде сравнительно чистых концентрированных солей.

Биологическая очистка возможна в естественных условиях и в искусственных сооружениях. И в том, и в другом случае органические примеси обрабатываются редуцентами (бактериями, простейшими, водорослями и т. п.) и превращаются в минеральные вещества. В естественных условиях очистка производится на полях фильтрации или орошения (через почву) или в биоло­гических прудах-отстойниках, в которых концентрация загрязнителей снижается до требуемых норм за счет процессов самоочищения, осуществляемых микроорганизмами, водорослями, беспозвоночными, пруды могут быть с поддувом воздуха (с искусственной аэрацией).

Большой интерес представляют высшие водные растения (ВВР) для очиетки воды (тростник, камыш, ряска и др.) Способность ВВР к накоплению, утилизации, трансформации многих загрязняющих веществ делает их незаменимыми в общем процессе самоочищения водоемов. В последнее время на территории РФ получило широкое применение тропическое цветковое растение – эйхорния, или водный гиацинт. Эйхорния может применяться там, где в течение не менее двух месяцев температура стоков находится не ниже 16 °С. Эйхорния способна поглощать все лишнее, что загрязняет воду: нефтепродукты, фенолы, сульфаты, фосфаты, хлориды, нитраты, СПАВы, щелочи, тяжелые металлы.

Улучшает ВПК и ХПК. Уничтожает патогенные микроорганизмы гнилостного ряда, нормализует общее микробное число и Колииндекс. Эйхорнию можно использовать для доочистки сточной воды на городских очистных сооружениях, а также на сельскохозяйственных и промышленных стоках.

В качестве искусственных сооружений могут применяться аэротенки, окситенки, метатенки и биофильтры. В тенках (аэро- с подачей воздуха; окси- с подачей кислорода; мета- без доступа воздуха) сточные воды обрабатываются микроорганизмами. Но для их нормального функционирования необходимы определенные условия по температуре, рН и отсутствию многих солей. Поэтому разновидности этих сооружений чаще всего применяются на тех очистных сооружениях канализации, куда не поступают промстоки. На промышлен­ных очистных сооружениях чаще применяются биофильтры, в которых активная биологическая среда образуется на специальной загрузке (шлак, керамзит, гравий и т. п.). Эта биологическая среда (пленка) менее чувствительна к колебаниям параметров среды и сточных вод. Активность биопленки увеличивается при поддуве воздуха, подаваемого обычно противотоком.

Выбор способов очистки и обеззараживания воды зависит от многих параметров и требований, важнейшие из которых: необходимая степень очистки и исходная загрязненность воды, потребные расходы и время очи­стки, наличие очистителей и энергии и, конечно, экономические возможности. Но при всех методах очистки следует обращать внимание на вопрос утилизации осадка, образующегося при обработке воды (особенно токсичных промстоков). Как правило, осадок обезвоживают и производят захоронение на специальных полигонах или обрабатывают в биологических сооружениях. Существуют специальные печи для сжигания токсичных отходов с очень высокой полнотой сгорания (за счет создания взве­шенного слоя сгорающего вещества, тангенциальной подачи топлива и др.) и четырехступенчатой очисткой газовых выбросов. Есть и отечественные разработки по сжиганию этого осадка в металлургических, специально оборудованных печах с получением сравнительно безвредного строительного материала. Однако эти предло­жения пока еще недостаточно изучены.

Классические методы обработки

Схема водоподготовки включает в себя ряд последовательный действий, направленных на улучшение питьевых свойств воды. Для каждого вида обработки и очистки (водоподготовки) выстраивается свой индивидуальный алгоритм. Подходящие виды мероприятий определяют путем сопоставления исходного качества воды в природном источнике и качества воды, уместного для потребителей. Традиционные комплексы обработки включают в себя:

• осветление – устранение мутности за счет снижения содержания различных примесей. Норма мутности составляет для воды хозяйственно-питьевого назначения 1500 мг/л. Для осветления воды используют водоочистные сооружения в виде фильтров, осветителей и отстойников. Очистка воды от взвешенных смесей производится методом коагулирования. После фильтрации вода готова для поступления в резервуары.
• обесцвечивание – устранение цвета, достигается за счет применения различных окислителей (озон, хлор, перманганат калия) и сорбентов (искусственных смол и угля).
• обеззараживание – наличие болезнетворных бацилл требует дезинфекции, которая включает пять способов: термический, химический, физический, воздействие ионами благородных металлов(олигодинамия), сорбацию на активном угле.

Химическое обеззараживание

Самым распространенным методом водоподготовки остается химический, предусматривающий обработку сильными окислителями. Один из них – хлорирование – добавление в воду хлора. Способ надежный, но имеет существенный недостаток, так как вода, содержащая хлорные соединения, приобретает канцерогенные свойства. Кипячение хлорированной воды способствует образованию диоксина – сильного яда. Количество хлора в питьевой воде достигает 300 мкг/л. Его можно понизить или заменить способом сорбирования углем. Хлорирование придает прозрачность воде, но вредные свойства химического элемента остаются, поэтому можно обеззараживать воду другими способами.

• Использование гидрохлорида натрия отличается малым содержанием соединений хлора и пролонгированными антибактериальными свойствами.
• Применение диоксида хлора чревато взрывоопасностью, хотя он прекрасно уничтожает посторонние запахи и вкус.
• Кислород служит для окисления катионов тяжелых металлов. Это естественный окислитель, содержащийся в воздухе.
• Пероксид водорода обладает высокой токсичностью, поэтому применяется в очень малых дозах.
• Обработка перманганатом кальция – дорогостоящий способ обеззараживания, не имеет побочных эффектов, отличается отсутствием запаха. К недостаткам относятся дороговизна и возможность передозировки. Применяется при обезжелезивании.

Озонирование

Использование озона – один из самых эффективных и популярных способов обеззараживания. Озонирование происходит на месте посредством озоногенераторов. Плюс ко всему, это один из самых экологичных способов водоподготовки.

Это безопасно для организма, но имеет свои недостатки, так как озон очень быстро разрушается и теряет свойства. Нужно учитывать факт, что он легко вступает в реакцию с бромом, образуя ядовитые соединения бромидов, что также чревато негативным воздействием на здоровье. При прохождении через старый трубопровод также есть вероятность вступления в реакцию с присутствующими элементами от старых труб. При взаимодействии с фенолом образует токсичные соединения.

Вот почему его нецелесообразно использовать в городской системе водоснабжения. Озонирование оправдывает себя в открытых водоемах, бассейнах.

Обеззараживание бактерицидными лучами

Обработка воды бактерицидными лучами – эффективный способ обработки при поступлении уже очищенной воды или воды из подземных источников. Бактерицидное действие лучей действует гораздо быстрее, чем хлор. Обработанную воду допускается сразу предоставлять потребителям.

Но он эффективен в том случае, когда определенные показатели не превышают предельный уровень: мутность – 2 мг/л, железо – 0,32 мг/л. При обработке бактерицидными лучами полностью сохраняются вкусовые свойства воды. Недостаток способа – это малая вероятность санитарной надежности и экономическая нерентабельность.

Обезжелезивание

Содержащееся в воде железо придает ей неприятный привкус. Использование ее в технических целях на производстве неоправданно, так как чревато появлением ржавых пятен.

Обезжелезивание производится с помощью фильтрации через реагенты. В качестве коагулянтов применяются оксихлорид алюминия и сульфат алюминия. Для наполнения фильтров применяют антрацит, песок, пиролюзит, керамзит, сульфоуголь. Для выбора метода обезжелезивания проводят пробную процедуру.

Воздействие ультрафиолетом

Известное свойство ультрафиолетового излучения обезвреживать бактерии широко используется при обеззараживании воды. Воздействие происходит на клеточном уровне. Бактериальные клетки полностью уничтожаются под воздействием ультрафиолетовых лучей. При этом полностью сохраняются вкусовые качества воды.

Водоподготовка и водоочистка: нюансы выбора системы

Если придираться к понятиям, то водоподготовка и водоочистка имеют немного разные значения. Но сегодня очень часто их ставят в один ряд. Просто очищать воду можно от какой-то одной примеси, а вот подготовить, как следует, для конкретной миссии – получения питьевой воды или же дистиллированной, нужно очищать комплексно.

Водоочистка – в чем различия?

Начать следует с очищения воды, как понятия более узкого, чем подготовка. Что же оно означает? Первое – термин «водоочистка» применяется для частных владений. То есть квартира, частный дом – здесь будет водоочистка. Источников воды на своем участке, как известно, может быть всего три. В таблицу свели все проблемы, которые нужно решить при том или ином источнике. Так, что водоподготовка и водоочистка хоть и идут рука об руку, но сфера применения у них разная.

Высокая степень сероводорода

Центральная система водоснабжения

Большое количество бактерицидов

Механика, взвеси, песок

Устранить все эти примеси можно по-разному. Например, колодец. Здесь присутствует и железистость и жесткость, вода без запаха, но достаточно мутная. При таких исходных данных можно посоветовать проводить дезинфекцию для устранения мутности. Также понадобиться убрать механический осадок и умягчить воду. Для этого можно взять установку для очистки воды, механический фильтр, ионообменный и ультрафиолетовый для дезинфекции. Скомбинировать можно и по-другому, все зависит от бюджета заказчика.

При очистке воды непосредственно из скважины, все усложняется большим количеством включений в воде и разными требованиями к конечной воде. Вода может добываться для полива, а может для питья, естественно системы водоочистки будут разными. О том, какие проблемы в скважине, можно узнать из вышеизложенной таблицы.

Очищать такую воду можно с тремя степенями очищения:

• Максимальная степень очищения – получение питьевой воды;
• Комплексная очистка
• Очистка до удовлетворительного, достаточного уровня жесткости и железистости

Для максимальной степени очистки придется установить безнапорную аэрацию. Не обойтись без умягчающей системы и фильтра тонкой очистки. Для других вариантов выбираются фильтры более доступные по стоимости.

Самый простой вариант – это центральный водопровод, но из-за степени износа оборудования, часто и там возникает и железистость, и механические взвеси. Например, в поселковом водопроводе могут присутствовать не то, что железо, а даже мутность. И значит, при таких условиях придется монтировать полноценную системы водоочистки.

В таком случае система будет выглядеть как последовательно соединение следующих этапов. Это засыпной фильтр, который поможет устранить любые твердые включения, взвеси и песок. Фильтры для умягчения уберут жесткость, а для дезинфекции устанавливают УФ-стабилизатор.

Для промышленной водоподготовки и водоочистки обьединяющим фактором является необходимость оценки состояния воды до того, как будет составлена основная система очищения. Не зная, что содержит в себе вода, неважно из какого источника, нельзя составить хорошую очистную систему.

Промышленные муки с эксплуатацией системы водоподготовки и водоочистки

В отличии от водоочистки водоподготовка является более затратным и более обширным вариантом получить качественную воду для специальных нужд. Все-таки промышленность понятие растяжимое. Здесь нужна и техническая вода, и вода двойной очистки и дистиллят. Потому и состав может быть очень разным. Плюс есть еще паровое производство, где воду для производства пара нужно очищать еще и от растворенных газов.

Но если описывать в целом, то основными вехами подготовки воды будут осветление, потом устранение жесткости и далее уже специфические этапы – кондиционирование или устранение растворенных газов.

Как протекает каждый этап, чем отличается система водоподготовка и водоочистка на каждом этапе. Под осветлением понимают, прежде всего, устранение разных противных запахов и мутности. В данном случае из воды устраняются любые взвешенные твердые частицы. Здесь в чести те же механические фильтры, но они более мощные, чем домашние механические устройства. Они бывают сетчатые или насыпные. Принцип от крупного к мелкому. На разных этапах устраняются частицы разного размера. Данный этап устраняет практически 60% примесей.

Так же могут применяться сорбционные устройства, которые помогут устранить высокую степень мутности и неприятные запахи. Так эффективно работает активированный уголь и схожие с ним вещества.

Перед умягчением могут присутствовать такие этапы, как устранение излишков железа и дезинфекция. Наличие данных этапов зависит от предварительного анализа воды и конечных запросов к качеству воды. Могут использовать самые разные приборы, они могут быть как реагентные, так и безреагентные.

Что касается умягчения, то тут промышленные системы водоподготовки и водоочистки практически равны. Только некоторые фильтрующие установки не применяют в водоочистке, разница все больше относится к мощности приборов и выборе. Если для квартиры больше выбирают кувшинные фильтры, то для теплоэнергетики этот выбор чаще останавливается на электромагнитных устройствах, которые дают хороший результат и не требуют обслуживания.

Не меньшей популярностью пользуются ионообменные устройства, для промышленности их даже выпускают многоступенчатыми, чтобы производство беспрерывно получало качественную воду, даже если один из фильтров находится на профилактике.

Здесь же часто используют разного рода системы водоподготовки и фильтры тонкой очистки. Но без их работы не было бы ни питьевой воды, ни соков. Это установки для питьевой воды и воды для химической промышленности и т.п.

Что касается дегазации, то эта процедура предназначена для производства качественного пара для соответствующих котельных. Удаляют газы еще и потому, что растворенный кислород и углекислоты являются хорошим стимулятором коррозии. В результате оборудование покрывается свищами и приходит в негодность.

Устраняют газы не только с помощью дегазации, но и с помощью деактивации, используя для этого химические вещества. Вода при этом контактирует с раскаленным железным листом, кислород при этом идет на образование коррозионных процессов, а вода остается без включений газа.

О кондиционировании тоже можно сказать. После обработки фильтрами тонкой очистки, вода может сильно потерять в минералах, т.к. обратный осмос очень хорошо чистит. И убирает и хорошие минералы в том числе. Потому их нужно восстанавливать в воде. Для этого кондиционеры и применяют.

{RANDOM_PARAGRAPH=401-800}
{RANDOM_SECTION=500-3000}